Tastare de fază

Versiunea actuală a paginii nu a fost încă examinată de colaboratori experimentați și poate diferi semnificativ de versiunea revizuită la 31 iulie 2018; verificările necesită 9 modificări .

Phase Shift Keying (PSK) este unul dintre tipurile de modulație de fază , în care faza undei purtătoare se schimbă brusc în funcție de mesajul de informare.

Descriere

Semnalul tastat de defazare are următoarea formă:

s_{m}(t)=g(t)\cos[2\pi f_{c}t+\varphi _{m}(t)],

unde definește anvelopa semnalului; este semnalul modulator. poate lua valori discrete . - frecventa purtatoare ; - timp. $g(t)$ $\varphi _{m}(t)$ $\varphi _{m}(t)$ $M$ $f_{c}$ $t$

Dacă , atunci codificarea cu deplasare de fază se numește codare binară cu deplasare de fază (BPSK, B-Binary - 1 bit per 1 schimbare de fază), dacă - introducere cu schimbare de fază în cuadratură (QPSK, Q-Quadro - 2 biți per 1 schimbare de fază), (8 -PSK - 3 biți per 1 schimbare de fază), etc. Astfel, numărul de biți transmiși printr-un salt de fază este puterea la care se ridică doi atunci când se determină numărul de faze necesare transmiterii unui număr binar -ordinal. $M=2$ $M=4$ $M=8$ $n$ $n$

Semnalul cu deplasare de fază poate fi considerat ca o combinație liniară a două semnale ortonormale și [1] : $sta)$ $y_1$ $y_2$

S_{m}(t)=S_{1}Y_{1}+S_{2}Y_{2},

Unde

Y_{1}(t)={\sqrt {{\frac {2}{E_{g))))}S_{1}(t)\cos[2\pi f_{c}t],

Y_{2}(t)=-{\sqrt {{\frac {2}{E_{g))))}S_{2}(t)\sin[2\pi f_{c}t].

Astfel, semnalul poate fi considerat ca un vector bidimensional cu coordonate . Dacă valorile sunt reprezentate de-a lungul axei orizontale, iar valorile de -a lungul axei verticale, atunci punctele cu coordonate și vor forma diagramele spațiale prezentate în figuri. $S_{m}(t)$ $[S_{1}(m,\;M);\;\;S_{2}(m,\;M)]$ $S_{1}(m,\;M)$ $S_{2}(m,\;M)$ $S_{1}(m,\;M)$ $S_{2}(m,\;M)$

Schimbarea de fază binară (BPSK)
Schimbarea de fază în cuadratura (QPSK)
Schimbare octală de fază (8-PSK)

Schimbarea de fază binară

Tastarea cu schimbare de fază binară ( BPSK ) este cea mai simplă formă de tastare cu schimbare de fază . Funcționarea circuitului binar PSK este de a deplasa faza undei purtătoare cu una dintre cele două valori, zero sau (180°). Schimbarea de fază binară poate fi, de asemenea, considerată ca un caz special de codificare cu deplasare în cuadratură (QAM-2). $\pi$

Detectare coerentă

Această modulație este cea mai rezistentă la zgomot dintre toate tipurile de PSK, adică atunci când se utilizează PSK binar, probabilitatea unei erori la primirea datelor este cea mai mică (imediat după codul Manchester-2). Cu toate acestea, fiecare simbol poartă doar 1 bit de informații, ceea ce duce la cea mai mică rată de transfer de informații în această metodă de modulare .

Probabilitatea de eroare de biți ( BER — Bit Error Rate ) pentru PSK binar într-un canal cu zgomot alb Gaussian aditiv (AWGN) poate fi calculată prin formula:

P_{b}=Q\stânga({\sqrt {{\frac {2E_{b}}{N_{0}}}}}\dreapta),

Unde

Q(x)={\frac {1}{{\sqrt {2\pi ))))\int \limits _{x}^{\infty }e^{{-{\frac {t^{2} }{2}}}}\,dt.

Deoarece există 1 bit per simbol, probabilitatea de eroare per simbol este calculată folosind aceeași formulă.

În prezența unei schimbări arbitrare de fază introdusă de canalul de comunicație, demodulatorul nu este capabil să determine care punct de constelație corespunde cu 1 și 0. Ca urmare, datele sunt adesea codificate diferențiat înainte de modulare.

Detectare incoerentă

În cazul detectării necoerente, este utilizată codificarea binară diferenţială de defazare.

Implementare

Datele binare sunt adesea transmise cu următoarele semnale:

s_{0}(t)={\sqrt {{\frac {2E_{b}}{T_{b}}}}}\cos(2\pi f_{c}t)

pentru binar „0”;

s_{1}(t)={\sqrt {{\frac {2E_{b}}{T_{b}}}}}\cos(2\pi f_{c}t+\pi )=-{\sqrt { {\frac {2E_{b}}{T_{b}}}}}\cos(2\pi f_{c}t)

pentru binar "1",

unde este frecvența undei purtătoare. $f_{c}$

Schimbarea de fază în cuadratura

Schimbarea de fază în cuadratura ( QPSK — codificarea cu deplasare în cuadratura de fază sau 4-PSK) utilizează o constelație de patru puncte plasate la distanțe egale pe un cerc. Folosind 4 faze, QPSK are doi biți pe simbol, așa cum se arată în figură. Analiza arată că viteza poate fi dublată față de BPSK cu aceeași lățime de bandă a semnalului, sau vă permite să lăsați viteza aceeași, dar să reduceți lățimea de bandă la jumătate.

Deși QPSK poate fi gândit ca codare în cuadratura (QAM-4), uneori este mai ușor să ne gândim la el ca doi purtători modulați independenți deplasați cu 90°. Cu această abordare, biții pari (impari) sunt utilizați pentru a modula componenta în fază , iar biții impari (pari) sunt utilizați pentru a modula componenta în cuadratura a purtătorului . Deoarece BPSK este utilizat pentru ambele componente purtătoare, acestea pot fi demodulate independent. $eu$ $Q$

Detectare coerentă

Cu detectarea coerentă, probabilitatea de eroare a biților pentru QPSK este aceeași ca și pentru BPSK:

P_{b}=Q\stânga({\sqrt {{\frac {2E_{b}}{N_{0}}}}}\dreapta).

Cu toate acestea, deoarece există doi biți în simbol, valoarea erorii de simbol crește:

P_{s}=1-(1-P_{b})^{2}=2Q\left({\sqrt ({\frac {E_{s}}{N_{0}}}}}\right)- Q^{2}\left({\sqrt {{\frac {E_{s}}{N_{0}}}}}\dreapta).

Cu un raport semnal-zgomot ridicat (acest lucru este necesar pentru sistemele QPSK reale), probabilitatea unei erori de simbol poate fi estimată aproximativ prin următoarea formulă:

P_{s}\aproximativ 2Q\left({\sqrt {{\frac {E_{s}}{N_{0}}}}}\dreapta).

Detectare incoerentă

Ca și în cazul BPSK, există o problemă de incertitudine a fazei inițiale la receptor. Prin urmare, în detectarea necoerentă, QPSK cu codare diferențială este mai des folosit în practică.

Diferența dintre QPSK și primele tipuri de modulație ( AMn , FSK ) este că densitatea informațiilor transmise în ceea ce privește lățimea de frecvență a canalului (pe simbol, pe hertz ) este mai mare decât unu.

De exemplu, în AMn densitatea este mult mai mică decât unitatea (0,1-0,001 biți / Hz ) - acest lucru se datorează necesității de a acumula energie în filtre în primele receptoare cu sensibilitate scăzută. În FSK, acest indicator se apropie de unitate (0,1-1) bit/simbol (bit/ Hz ). De exemplu, în GMSK utilizat în GSM , densitatea informațiilor este 1.

Acest tip de modulație este utilizat, de exemplu, în standardul celular CDMA2000 1X EV-DO .

π/4-QPSK

Iată două constelații separate care utilizează codarea Gray, care sunt rotite la 45° una față de cealaltă. De obicei, biții pari și impari sunt utilizați pentru a determina punctele constelației corespunzătoare. Acest lucru reduce saltul maxim de fază de la 180° la 135°.

Pe de altă parte, utilizarea π/4-QPSK are ca rezultat o demodulare simplă și, prin urmare, este utilizat în sistemele de comunicații celulare cu diviziune în timp.

FSK de ordine superioare

FSK cu o comandă mai mare de 8 este rar utilizat. Principalul factor inhibitor în creșterea în continuare a capacității de informare a unui pachet de semnal este reducerea imunității la zgomot de semnal. Dacă distanța de fază dintre simbolurile adiacente scade, atunci o eroare poate fi creată de interferențe mai puțin puternice.

PSK diferențial

La implementarea PSK, problema rotației constelației poate apărea, de exemplu, în transmisie continuă fără sincronizare. Pentru a rezolva o astfel de problemă, se poate folosi codarea bazată nu pe poziția fazei, ci pe schimbarea acesteia.

În special, pentru DBPSK, faza se schimbă cu 180° pentru o transmisie „1” și rămâne neschimbată pentru o transmisie „0”.

Vezi și

Note

↑ Prokis J. Comunicare digitală. — Trans. din engleza. // Ed. D. D. Klovsky. - M .: Radio și comunicare, 2000. - 800 p. - pagina 151.

Literatură

Prokis, J. Digital communication = Digital Communications / Klovsky D. D. - M . : Radio and communication, 2000. - 800 p. — ISBN 5-256-01434-X .
Sklyar, Bernard. Comunicare digitală. Fundamente teoretice și aplicare practică = Digital Communications: Fundamentals and Applications. - Ed. a II-a. - M . : „Williams” , 2007. - S. 1104. - ISBN 0-13-084788-7 .
Feer K. Comunicare digitală fără fir. Metode de modulare și spectru răspândit = Comunicații digitale fără fir: aplicații de modulare și spectru extins. - M . : Radio și comunicare, 2000. - 552 p. — ISBN 5-256-01444-7 .

Link -uri

radio amator

Activitate

radiosport

Discipline	MR-2 complet MP-3 universal MP-4 complet Comunicare radio pe HF Comunicare radio pe VHF SRT
Maeștri în sport	URSS HMS Rusia HMS MSMK Ucraina HMS

Reguli

Organizații

IARU
ITU
- ITU-T
- ITU-R
- ITU-D
MSR
DOSAAF
Roskomnadzor
Uniunea Radioamatorilor din Rusia
- Saratov
FSUE „GRCHTS”

Moduri de comunicare

Telefon	A.M DSB-SC SSB FM P.M
televizor	SSTV
Date / Telegraf	AMPRNet APRS AX.25 CW D-STAR FRN FSK MFSK OFDM PACTOR Winmor PSK PSK31 PSKmail FIRE Spread Spectrum echolink

Tehnologie

cultură

Literatură	Broșuri Ajutor pentru un radioamator Reviste QST Radio Cărți Biblioteca de radio de masă Tânăr radioamator
Filme	Dacă băieții lumii... Deasupra noastră este Crucea de Sud